光是一种电磁波,它的产生是电子能级的跃迁。因为粒子本身不会因为在什么样的介质内,而发生变化。自然其电子跃迁产生的能量也是不会有任何变化的。
图中圆就是不同能级。当电子从高能级跑到了低能级的时候,能量守恒释放的能量转化的能量就是两个能级的势能。粒子不同能级之间的势能是固定不变的,这个能量转化为光的时候,根据光量子公式
公式中E就是能级之间的势能,h是普朗克常量,v是光的频率。从这个公式可以看出,光的频率在任何介质内下不变的。
接下来,我们只需要知道光的频率和波长之间的关系就好了。频率是周期的倒数,也就是说频率的倒数乘以光的速度就等于波长。
那么,标题这个问题,不同介质下波长变不变这个问题转化为了不同介质下光速变不变了。
这个问题,其实可以抽象这样理解,光就是电磁波,它的传播就是光量子在不同粒子能级之间跳来跳去,一个一个粒子把光量子进行传递来完成传播的。光量子进入介质,撞击第一个粒子,电子从低能级跳到高能级,然后商减又让他跳下来,释放光量子撞击下一个。这样周而复始完成了传递。
按照这个过程,这个介质里面的粒子越多,这个传递用时越多,光也就传递越慢了,这个介质里面粒子的多少,可以看做光学中折射率的大小。折射率越大,粒子越多。那么,这样就可以说明,真空中光的速度最快了!
根据上面光速,波长和频率的公式,频率固定,光速越长波长越长,那么真空中光学的波长就是越长了!
那么,光在不同介质中的波长λ'可以通过以下公式计算:λ'=λ/n,其中λ是光在真空中的波长,n是介质的折射率。这个公式表明,当光从真空进入介质时,其波长会缩短,缩短的程度与介质的折射率成正比。